專利名稱：熒光觀察用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行熒光觀察的顯微鏡和內(nèi)窺鏡以及測(cè)量熒光強(qiáng)度的測(cè)量?jī)x器等的熒光觀察用裝置。
背景技術(shù)：
以往進(jìn)行的是，把激勵(lì)光照射到活體組織等的標(biāo)本上，僅使用從標(biāo)本發(fā)出的熒光，把顯微鏡或內(nèi)窺鏡等作為熒光觀察用裝置進(jìn)行熒光觀察。為了進(jìn)行該熒光觀察，熒光觀察用裝置使用激勵(lì)濾光片和吸收濾光片作為熒光觀察用機(jī)構(gòu)，其中，激勵(lì)濾光片僅使從光源發(fā)出的照明光中的特定波長(zhǎng)的激勵(lì)光透過(guò)；吸收濾光片僅使由激勵(lì)光照射到標(biāo)本上而從標(biāo)本發(fā)出的熒光透過(guò)，并遮擋激勵(lì)光。并且，作為用于進(jìn)行熒光觀察的其它的結(jié)構(gòu)，使用如下的吸收濾光片，該吸收濾光片使用從激光源所獲得的由特定波長(zhǎng)構(gòu)成的激光作為照射光，僅使由作為激勵(lì)光的激光照射到標(biāo)本上而從標(biāo)本所產(chǎn)生的熒光透過(guò)，并遮擋激勵(lì)光，該激光源是把標(biāo)準(zhǔn)具(etalon)等波長(zhǎng)選擇元件與染料激光器組合而成的。
以往，作為進(jìn)行熒光觀察的內(nèi)窺鏡，例如在以下專利文獻(xiàn)1中作了揭示。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平10-239517號(hào)公報(bào)在專利文獻(xiàn)1的內(nèi)窺鏡中，使用激勵(lì)濾光片使小于等于460nm的波長(zhǎng)的光作為激勵(lì)光透過(guò)，照射到活體組織上。而且，其構(gòu)成為使用吸收濾光片遮斷從活體組織所反射的激勵(lì)光，并使從被激勵(lì)光激勵(lì)的活體組織所產(chǎn)生的480nm至585nm左右的熒光透過(guò)，通過(guò)成像光學(xué)系統(tǒng)使該熒光在CCD照相機(jī)上成像，進(jìn)行熒光觀察。
一般情況下，從標(biāo)本產(chǎn)生的熒光是微弱的。因此，在熒光觀察中，重要的是僅高效地取出熒光。可否僅高效地取出熒光由激勵(lì)濾光片和吸收濾光片等的性能來(lái)決定。
圖18是示意性地示出了在照射具有預(yù)定分光特性的激勵(lì)光16來(lái)進(jìn)行熒光觀察時(shí)，通過(guò)把激勵(lì)光61照射到標(biāo)本上而產(chǎn)生具有波長(zhǎng)比激勵(lì)光61的波長(zhǎng)區(qū)域長(zhǎng)的波長(zhǎng)區(qū)域的熒光62的關(guān)系的分光特性圖。另外，熒光62的光強(qiáng)度與激勵(lì)光61的光強(qiáng)度相比極其小。而且，如圖18所示，激勵(lì)光61的波長(zhǎng)區(qū)域和熒光62的波長(zhǎng)區(qū)域部分重合。因此，為了使激勵(lì)光61不在熒光62的峰值62a的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)重合，使其透過(guò)激勵(lì)濾光片63，把不與該激勵(lì)濾光片63所確定的熒光62的峰值62a重合的波長(zhǎng)區(qū)域的光作為照射到標(biāo)本上的激勵(lì)光。
通過(guò)把該激勵(lì)光61照射到標(biāo)本上，產(chǎn)生熒光62，然而為了僅取出盡可能多的熒光來(lái)進(jìn)行觀察，期望的是，吸收濾光片64具有使所產(chǎn)生的熒光62中的熒光62的峰值62a兩邊的熒光強(qiáng)度較高的部分、即透過(guò)比率較高的波長(zhǎng)范圍高效率地透過(guò)的分光特性。然而，由于要避免使照射到標(biāo)本上的激勵(lì)光進(jìn)入觀察側(cè)，有必要使用吸收濾光片64完全遮斷激勵(lì)光。另一方面，為了多產(chǎn)生熒光62，期望的是，決定照射到標(biāo)本上的激勵(lì)光的波長(zhǎng)范圍的激勵(lì)濾光片63具有在激勵(lì)光61中的激勵(lì)光61的峰值61a兩邊盡可能寬的波長(zhǎng)范圍(波段)透過(guò)的分光特性。
因此，期望的是，激勵(lì)濾光片63透過(guò)的激勵(lì)光61的波長(zhǎng)區(qū)域中的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的半值波長(zhǎng)A(在圖18的分光特性圖中，表示當(dāng)激勵(lì)濾光片63的透過(guò)比率為最大時(shí)的一半時(shí)的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的波長(zhǎng)。以下，將半值波長(zhǎng)A稱為“激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)”。)和吸收濾光片64透過(guò)的熒光62的波長(zhǎng)區(qū)域中的短波長(zhǎng)側(cè)的半值波長(zhǎng)B(在圖18的分光特性圖中，表示當(dāng)吸收濾光片64的透過(guò)比率為最大時(shí)的一半時(shí)的短波長(zhǎng)側(cè)的波長(zhǎng)。以下，將半值波長(zhǎng)B稱為“吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)”。)的間隔C(波長(zhǎng)寬度)盡可能窄，而且沒(méi)有重合。(另外，半值波長(zhǎng)是指，在表示針對(duì)各波長(zhǎng)的透過(guò)率的分光特性圖中，當(dāng)透過(guò)率為最大值的一半時(shí)、即為一半的透過(guò)率時(shí)的波長(zhǎng)。)然而，以往由于激勵(lì)濾光片和吸收濾光片的性能不良，因而不能高效地取出熒光。因此，為了在熒光中不混有激勵(lì)光，“激勵(lì)濾光片63的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)A”和“吸收濾光片64的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)B”的間隔C處于隔開(kāi)約20nm的波長(zhǎng)寬度左右的狀態(tài)。而且，由于該約20nm的波長(zhǎng)區(qū)域的光既不用作激勵(lì)光，又不用作熒光，因而具有白白浪費(fèi)的問(wèn)題。
該問(wèn)題在使用激光作為照明光的情況下也是一樣的。即，由于“激光的波長(zhǎng)”和“吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)”之間的波長(zhǎng)區(qū)域的光既不用作激勵(lì)光，又不用作熒光，因而具有白白浪費(fèi)的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述問(wèn)題而提出的，本發(fā)明的目的是提供一種在使用了激勵(lì)濾光片和吸收濾光片的熒光觀察中，或者在使用了激光和吸收濾光片的熒光觀察中，可高效地取出微弱熒光的熒光用觀察裝置。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的熒光觀察用裝置具有僅使照明光中的特定波長(zhǎng)的激勵(lì)光透過(guò)的激勵(lì)濾光片，以及僅使通過(guò)向標(biāo)本照射前述激勵(lì)光而由該標(biāo)本產(chǎn)生的熒光透過(guò)并遮擋該激勵(lì)光的吸收濾光片，“前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)”和“前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)”的間隔為1nm至6nm的范圍。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，前述激勵(lì)濾光片和/或前述吸收濾光片包含大于等于90層的多層膜。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片包含由作為低折射率膜的SiO2、以及作為高折射率膜的Ta2O5或Nb2O5或TiO2或它們中的任意一種混合膜構(gòu)成的多層膜。
并且，本發(fā)明的熒光觀察用裝置被裝入在顯微鏡或內(nèi)窺鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，激勵(lì)濾光片至少具有長(zhǎng)波通(LWP)濾光片和短波通(SWP)濾光片，長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片在不同基板上成膜而組裝。
并且，根據(jù)本發(fā)明的熒光觀察用裝置具有用作激勵(lì)光的激光，以及僅使通過(guò)向標(biāo)本照射前述激勵(lì)光而由該標(biāo)本產(chǎn)生的熒光透過(guò)并遮擋激勵(lì)光的吸收濾光片，前述激光的波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)的間隔為1nm至12nm的范圍。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，前述激光的波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)的間隔為6nm至12nm的范圍。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，前述吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，前述吸收濾光片包含大于等于90層的多層膜。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，對(duì)于構(gòu)成前述吸收濾光片的膜的交替層疊，低折射率膜由SiO2構(gòu)成，高折射率膜由Ta2O5或Nb2O5或TiO2或它們中的任意一種混合膜構(gòu)成，前述吸收濾光片在至少1個(gè)面上包含前述交替層疊的多層膜。
并且，根據(jù)本發(fā)明的熒光觀察用裝置具有僅使照明光中的特定波長(zhǎng)的激勵(lì)光透過(guò)的激勵(lì)濾光片，以及僅使通過(guò)向標(biāo)本照射激勵(lì)光而由標(biāo)本產(chǎn)生的熒光透過(guò)并遮擋激勵(lì)光的吸收濾光片，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片由以下特性構(gòu)成與前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)相同，在前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)透過(guò)率為0.1％的波長(zhǎng)和前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔是0.1nm至5.9nm，在前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)透過(guò)率為0.1％的波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔是0.1nm至5.9nm，前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)80％透過(guò)率波長(zhǎng)之間的間隔小于等于5.9nm，前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)80％透過(guò)率波長(zhǎng)之間的間隔小于等于5.9nm。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)的前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片的半值波長(zhǎng)變化在0.5nm以內(nèi)。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，前述激勵(lì)濾光片和/或前述吸收濾光片包含大于等于90層的多層膜。
并且，在本發(fā)明的熒光觀察用裝置中，對(duì)于構(gòu)成前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片的膜的交替層疊，低折射率膜由SiO2構(gòu)成，高折射率膜由Ta2O5或Nb2O5或TiO2或它們中的任意一種混合膜構(gòu)成，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片在至少1個(gè)面上包含前述交替層疊的這些多層膜。
并且，本發(fā)明的熒光觀察用裝置可裝入在顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
并且，本發(fā)明的熒光觀察用裝置可裝入在內(nèi)窺鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，在使用激勵(lì)濾光片和吸收濾光片、或者激光和吸收濾光片的熒光觀察用裝置中，可獲得能高效地取出微弱熒光、可進(jìn)行明亮的像觀察和高靈敏度的熒光強(qiáng)度測(cè)量的熒光觀察用裝置。
圖1是本發(fā)明的熒光觀察用裝置的第1實(shí)施例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是示出第1實(shí)施例中使用的激勵(lì)濾光片和吸收濾光片的透過(guò)率特性的圖。
圖3是示出構(gòu)成圖1和圖2所示的激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片的光學(xué)特性的圖。
圖4是示出圖1和圖2所示的激勵(lì)濾光片的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是示出構(gòu)成圖1和圖2所示的激勵(lì)濾光片的各濾光片要素的光學(xué)特性的圖。
圖6是示出圖1和圖2所示的吸收濾光片的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖7是示出構(gòu)成圖1和圖2所示的吸收濾光片的長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片的透過(guò)率特性的圖。
圖8是本發(fā)明的熒光觀察用裝置的第2實(shí)施例的熒光強(qiáng)度測(cè)量?jī)x器的光學(xué)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖9是示出本發(fā)明的熒光觀察用裝置的第3實(shí)施例中使用的激勵(lì)濾光片和吸收濾光片的透過(guò)率特性的圖。
圖10是示出構(gòu)成圖9所示的激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片的光學(xué)特性的圖。
圖11是示出構(gòu)成圖9所示的吸收濾光片的長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片的光學(xué)特性的圖。
圖12是示出本發(fā)明的熒光觀察用裝置的第4實(shí)施例中使用的激勵(lì)濾光片和吸收濾光片的透過(guò)率特性的圖。
圖13是示出第4實(shí)施例中使用的激勵(lì)濾光片的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖14是示出構(gòu)成圖12所示的激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片的光學(xué)特性的圖。
圖15是示出構(gòu)成圖12所示的吸收濾光片的長(zhǎng)波通濾光片和短波通濾光片的光學(xué)特性的圖。
圖16是把第1實(shí)施例和第1比較例中的構(gòu)成激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波通濾光片的分光特性進(jìn)行比較而示出的圖。
圖17是把第3實(shí)施例和第2比較例中的構(gòu)成激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波通濾光片的分光特性進(jìn)行比較而示出的圖。
圖18是示意性地示出當(dāng)照射具有預(yù)定分光特性的激勵(lì)光進(jìn)行熒光觀察時(shí)，通過(guò)把激勵(lì)光照射到標(biāo)本上而產(chǎn)生具有波長(zhǎng)比激勵(lì)光的波長(zhǎng)范圍更長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍的熒光的關(guān)系的分光特性圖。
其中1熒光觀察用裝置；2內(nèi)窺鏡；3光源裝置；4攝像裝置；5視頻處理器；6監(jiān)視裝置；11插入部；11a前端部；12操作部；13目鏡部；14導(dǎo)光纜；15導(dǎo)光連接器；16導(dǎo)光光纖；17配光光學(xué)系統(tǒng)；18物鏡光學(xué)系統(tǒng)；19導(dǎo)像光纖；20目鏡光學(xué)系統(tǒng)；31光源燈；32電源電路；33激勵(lì)濾光片；34聚光光學(xué)系統(tǒng)；35電機(jī)；36操作面板；37控制電路；41、54吸收濾光片；42成像光學(xué)系統(tǒng)；43CCD；51激光；52反射鏡；53標(biāo)本；53a標(biāo)本載臺(tái)；55受光部；61激勵(lì)光(的透過(guò)率特性)；61a激勵(lì)光的峰值(的透過(guò)率特性)；62熒光(的透過(guò)率特性)；62a熒光的峰值(的透過(guò)率特性)；63激勵(lì)濾光片(的透過(guò)率特性)；64吸收濾光片(的透過(guò)率特性)；331、332、333、441基板；334隔板；335、442內(nèi)框；336、443外框；A激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)；B吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)；C激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)的間隔；H、L長(zhǎng)波通(LWP)濾光片；G、M短波通(SWP)濾光片；I遮斷紫外線的濾光片；J、K遮斷紅外線的濾光片。
具體實(shí)施例方式
在實(shí)施例的說(shuō)明之前，對(duì)本發(fā)明的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。
激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)的隔開(kāi)間隔的理由起因于(1)濾光片的分光特性的穩(wěn)定性不足；(2)濾光片膜的層數(shù)為50層左右。
上述(1)的“濾光片的分光特性的穩(wěn)定性不足”理由是，由于以往的濾光片采用真空蒸鍍法形成，各膜的密度不足，因而由于濾光片的使用環(huán)境濕度而在多層膜中吸收或放出水分，從而使濾光片的分光特性偏移到比設(shè)計(jì)上的波長(zhǎng)短的波長(zhǎng)側(cè)或比設(shè)計(jì)上的波長(zhǎng)長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)。這樣會(huì)發(fā)生±5nm左右的偏移。即使有該偏移，由于在觀察熒光時(shí)，激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)不重合，因而有必要在裝置的設(shè)計(jì)上，使激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)的間隔(波長(zhǎng)寬度)變寬。
這里，“不重合”定義如下。即，是如下的特性激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)雙方的透過(guò)率無(wú)限接近于0％，然而兩者交叉的波長(zhǎng)的透過(guò)率小于等于0.1％，優(yōu)選的是小于等于0.01％，更優(yōu)選的是小于等于0.001％。
吸收濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的特性可根據(jù)熒光觀察中的熒光來(lái)決定，在具有帶通濾光片(僅使特性波長(zhǎng)透過(guò)、并遮斷其它波長(zhǎng)的濾光片)的特性的情況下的吸收濾光片的半值寬度優(yōu)選的是20nm至80nm，更優(yōu)選的是20nm至70nm。
并且，為了盡可能取入熒光，吸收濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)有時(shí)不設(shè)置遮斷長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的濾光片。
并且，激勵(lì)濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)越是遠(yuǎn)離激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)，激勵(lì)光就會(huì)越多地照射到標(biāo)本上。盡管因所觀察的熒光而不同，然而當(dāng)激勵(lì)濾光片的半值寬度太短時(shí)，激勵(lì)光減弱，因而激勵(lì)濾光片的半值寬度優(yōu)選的是15nm至70nm，更優(yōu)選的是15nm至60nm。
上述(2)的“濾光片膜的層數(shù)為50層左右”的理由是，通過(guò)增加膜的層數(shù)，使激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)的分光透過(guò)特性的上升沿陡峭，可使2個(gè)濾光片的透過(guò)區(qū)域難以重合。然而，在以往膜的形成所用的真空蒸鍍法中，由于因膜厚偏差引起的制造誤差的問(wèn)題、或者基板和膜、或膜彼此間的密合性的問(wèn)題等，事實(shí)上濾光片膜的層數(shù)被抑制為50層左右。
然而，如本發(fā)明那樣，如果把激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)的間隔設(shè)定為1nm至6nm而比以往小，則可高效地取出微弱熒光來(lái)進(jìn)行觀察。并且，為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，如果使用當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)激勵(lì)濾光片和吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)的濾光片，則可消除上述(1)的理由。如果濾光片的分光特性幾乎不偏移，則不會(huì)因周圍濕度變化而使2個(gè)濾光片的透過(guò)區(qū)域重合。
作為濾光片的成膜方法，優(yōu)選的是使用膜的密度比以往的真空蒸鍍法足夠高的離子輔助法、離子電鍍法、濺鍍法等。采用真空蒸鍍法所形成的膜密度低，容易吸收水分，相對(duì)之下，在采用這些成膜方法的情況下，由于膜的密度高而不吸水，成為硬膜，具有改善膜的密合性的特征。因此，即使是超過(guò)50層的多層膜，膜的剝落或劣化也少。如果利用該特性，在本發(fā)明中，使激勵(lì)濾光片和/或吸收濾光片具有大于等于90層的多層膜，則可消除上述(2)所述的理由。這樣，即使由激勵(lì)濾光片和吸收濾光片各自的分光特性或分光透過(guò)特性所決定的激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)寬度、即2個(gè)濾光片的半值波長(zhǎng)之間的間隔變窄，透過(guò)區(qū)域也不重合。這種濾光片可使用例如由SiO2和Ta2O5、或者SiO2和Nb2O5、或者SiO2和TiO2、或者Ta2O5、Nb2O5或TiO2中的任何一方的混合物和SiO2構(gòu)成的多層膜形成。并且，本發(fā)明的裝置可裝入到進(jìn)行熒光觀察的內(nèi)窺鏡或顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)、或者測(cè)量熒光強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行觀察的裝置的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
并且，如本發(fā)明那樣，如果把用作激勵(lì)光的激光的波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔、即波長(zhǎng)寬度設(shè)定為1nm至12nm的范圍而比以往的20nm小，則可有效地觀察微弱熒光。在由激光所發(fā)生的熒光具有充分亮度的情況下，確保激光的波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔，為使激光不泄漏到觀察側(cè)，還考慮到吸收濾光片制造的難易度，可以設(shè)定為6nm至12nm。在本發(fā)明中，為了消除上述(1)、(2)的理由，與前述一樣，可采取以下等的方案使用當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)的濾光片，以及使用離子輔助法、離子電鍍法、濺鍍法等使吸收濾光片為大于等于90層的多層膜，使用例如由SiO2和Ta2O5、或者SiO2和Nb2O5、或者SiO2和TiO2、或者Ta2O5、Nb2O5或TiO2中的任何一方的混合物和SiO2構(gòu)成的多層膜形成。并且，本發(fā)明的裝置可裝入到進(jìn)行熒光觀察的內(nèi)窺鏡或顯微鏡、測(cè)量熒光強(qiáng)度的測(cè)量?jī)x器等內(nèi)。
下面，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
第1實(shí)施例圖1是本發(fā)明的熒光觀察用裝置的第1實(shí)施例的通過(guò)進(jìn)行熒光觀察進(jìn)行活體疾病有無(wú)等的診斷的醫(yī)療用內(nèi)窺鏡及其光學(xué)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
該熒光觀察用裝置1，如圖1所示，具有內(nèi)窺鏡2，其插入到體腔內(nèi)等來(lái)獲得觀察對(duì)象組織的觀察像；光源裝置3，其把照明光供給內(nèi)窺鏡2；攝像裝置4，其對(duì)內(nèi)窺鏡2所獲得的觀察像進(jìn)行攝像來(lái)獲得攝像信號(hào)；視頻處理器5，其把攝像裝置4所獲得的攝像信號(hào)變換成可進(jìn)行監(jiān)視器顯示的視頻信號(hào)；以及監(jiān)視裝置6，其顯示出視頻處理器5所獲得的視頻信號(hào)。
內(nèi)窺鏡2具有細(xì)長(zhǎng)的插入部11，其插入到體腔內(nèi)等；操作部12，其連設(shè)在插入部11的基端側(cè)，用于把持和操作內(nèi)窺鏡2；目鏡部13，其連設(shè)在操作部12的基端側(cè)，射出由內(nèi)窺鏡2所獲得的觀察對(duì)象像；導(dǎo)光纜14，其從操作部12的例如側(cè)部延伸出來(lái)，用于從光源裝置3接收照明光的供給；導(dǎo)光連接器15，其設(shè)置在導(dǎo)光纜14的端部，用于與光源裝置3拆裝自如地連接；導(dǎo)光光纖16，其在光波導(dǎo)電纜14、操作部12以及插入部11內(nèi)插通，通過(guò)導(dǎo)光連接器15把從光源裝置3得到的照明光引導(dǎo)到插入部11的前端部11a；配光光學(xué)系統(tǒng)17，其設(shè)置在前端部11a上，把由導(dǎo)光光纖16所引導(dǎo)的照明光朝觀察對(duì)象部位分配；物鏡光學(xué)系統(tǒng)18，其設(shè)置在前端部11a上，把觀察對(duì)象部位的光學(xué)像引導(dǎo)到內(nèi)窺鏡2內(nèi)；導(dǎo)像光纖19，其在插入部11和操作部12內(nèi)插通，把由物鏡光學(xué)系統(tǒng)18所引導(dǎo)的光學(xué)像引導(dǎo)到目鏡部13；以及目鏡光學(xué)系統(tǒng)20，其設(shè)置在目鏡部13上，射出由導(dǎo)像光纖19所引導(dǎo)的光學(xué)像。
光源裝置3具有光源燈31，其發(fā)出照明光；電源電路32，其把電力提供給光源燈31；激勵(lì)濾光片33，其設(shè)置在照明光路上，使激勵(lì)觀察對(duì)象部位的波長(zhǎng)透過(guò)；聚光光學(xué)系統(tǒng)34，其把照明光會(huì)聚到導(dǎo)光光纖16的光入射端面上；電機(jī)35，其在照明光路上插拔激勵(lì)濾光片33；操作面板36，其用于輸入針對(duì)光源裝置3的操作指示；以及控制電路37，其根據(jù)操作面板36的操作，至少對(duì)電機(jī)35進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
攝像裝置4具有吸收濾光片41，其使成為從內(nèi)窺鏡2的目鏡部13所射出的觀察光的來(lái)自活體組織的熒光的波長(zhǎng)成分透過(guò)，并遮擋照射到活體組織上的激勵(lì)光；成像光學(xué)系統(tǒng)42，其使觀察光成像；以及作為攝像單元的CCD 43，其對(duì)由成像光學(xué)系統(tǒng)42所成像的觀察像進(jìn)行攝像來(lái)獲得攝像信號(hào)。
在這樣構(gòu)成的醫(yī)療用內(nèi)窺鏡中，由光源燈31和把來(lái)自光源燈31的照明光引導(dǎo)到活體組織上的導(dǎo)光光纖16形成照明光學(xué)系統(tǒng)，在該照明光學(xué)系統(tǒng)的光路內(nèi)插入僅使特定波長(zhǎng)的光作為激勵(lì)光透過(guò)的激勵(lì)濾光片33，另一方面，由入射從活體組織發(fā)生的熒光的導(dǎo)像光纖19、進(jìn)行觀察的目鏡光學(xué)系統(tǒng)20以及成像光學(xué)系統(tǒng)42形成觀察光學(xué)系統(tǒng)，在該觀察光學(xué)系統(tǒng)的光路內(nèi)插入僅使用于觀察的熒光透過(guò)的吸收濾光片41。然后，在該內(nèi)窺鏡中，照射通過(guò)激勵(lì)濾光片33的激勵(lì)光而從活體組織產(chǎn)生熒光，基于該熒光進(jìn)行活體組織的觀察。
這里，對(duì)第1實(shí)施例的醫(yī)療用內(nèi)窺鏡的作用進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。首先，把前端部11a通過(guò)插入部11插入到使用內(nèi)窺鏡進(jìn)行熒光觀察的活體組織的位置。然后，使前端部11a位于可進(jìn)行熒光觀察的位置。然后，使活體組織處于可進(jìn)行熒光觀察的狀態(tài)。
然后，使用操作面板36操作電機(jī)35，把激勵(lì)濾光片33插入照明到光路內(nèi)。這樣，激勵(lì)光從內(nèi)窺鏡2朝觀察對(duì)象的活體組織照射，從激勵(lì)光所照射的活體組織產(chǎn)生熒光。該熒光的觀察像通過(guò)物鏡光學(xué)系統(tǒng)18、導(dǎo)像光纖19以及目鏡光學(xué)系統(tǒng)20從內(nèi)窺鏡2射出。從內(nèi)窺鏡2所射出的觀察像由吸收濾光片41抽出熒光成分，由成像光學(xué)系統(tǒng)42在CCD 43的攝像面上成像。這樣，熒光的被攝體像顯示在監(jiān)視裝置6上。
此時(shí)，發(fā)出熒光的部位大多是內(nèi)窺鏡2的觀察部位整體內(nèi)的小區(qū)域，有時(shí)不知道發(fā)出熒光的部位位于觀察部位整體的何處。在這種情況下，通過(guò)使激勵(lì)濾光片33從照明光路中避開(kāi)，向觀察對(duì)象組織照射包含吸收濾光片41的透過(guò)波長(zhǎng)在內(nèi)的可見(jiàn)光，可對(duì)觀察部位整體進(jìn)行觀察。
另外，觀察對(duì)象的活體組織不限于人和動(dòng)物的組織或細(xì)胞，可以是其他生物的組織或細(xì)胞。
圖2是示出第1實(shí)施例的醫(yī)療用內(nèi)窺鏡使用的濾光片的波長(zhǎng)和透過(guò)率的關(guān)系的分光特性的圖，特性曲線D表示激勵(lì)濾光片33的透過(guò)率特性，特性曲線E表示吸收濾光片41的透過(guò)率特性。
激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是489.5nm，吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是494nm，作為其間隔的波長(zhǎng)寬度是4.5nm。
另外，激勵(lì)濾光片33的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是469.5nm，吸收濾光片41的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是542.7nm。根據(jù)圖2的圖(特性線圖)對(duì)各濾光片的特性進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，激勵(lì)濾光片33具有以下特性透過(guò)比率為最大值的一半(50％)的半值波長(zhǎng)范圍是469.5～489.5nm，透過(guò)比率小于等于0.1％的波長(zhǎng)范圍是300～459.7nm和490.7～1000nm，透過(guò)比率大于等于80％的波長(zhǎng)范圍是471.3～489.2nm。
另一方面，吸收濾光片41具有以下特性透過(guò)比率為最大值的一半(50％)的半值波長(zhǎng)范圍是494.0～542.7nm，透過(guò)比率小于等于0.1％的波長(zhǎng)范圍是384.0～492.8nm和547.8～840nm，透過(guò)比率大于等于80％的波長(zhǎng)范圍是494.1～543.0nm。
另外，在各濾光片33、41的特性線圖中，透過(guò)率小于等于0.1％時(shí)的特性線不能與透過(guò)率是0％的線區(qū)別開(kāi)。
根據(jù)第1實(shí)施例，由于激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔窄，無(wú)用區(qū)域減少，因而可從活體組織高效地產(chǎn)生熒光，而且可高效地進(jìn)行觀察。
另外，這些濾光片在圖1和圖2中示出了各自由1枚構(gòu)成，然而實(shí)際上是將多枚濾光片進(jìn)行組合來(lái)構(gòu)成的。
具體地說(shuō)，特性曲線D的激勵(lì)濾光片33通過(guò)具有圖3所示光學(xué)特性的長(zhǎng)波通(LWP)濾光片H和短波通(SWP)濾光片G的2個(gè)組合，決定照射到活體組織上的激勵(lì)光的光學(xué)特性，并且如圖4所示，還包含遮斷在照射活體組織時(shí)不需要的紫外光和紅外光的濾光片I、J、K。
圖4是示出激勵(lì)濾光片33的結(jié)構(gòu)的剖面圖。構(gòu)成圖4所示的激勵(lì)濾光片33的濾光片中的對(duì)熒光觀察性能影響最大的SWP濾光片G具有在基板332上使成為低折射率膜和高折射率膜的SiO2(波長(zhǎng)450～550nm的折射率是1.46～1.47)和Ta2O5(波長(zhǎng)450～550nm的折射率是2.19～2.25)的膜交替層疊的126層結(jié)構(gòu)，采用RF施加方式的離子電鍍法形成。該SWP濾光片G在激勵(lì)濾光片33中用作為決定激勵(lì)光的波段的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的濾光片。該SWP濾光片G是在比前述所決定的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的波長(zhǎng)(當(dāng)半值波長(zhǎng)是489.5nm、透過(guò)率80％時(shí)的波長(zhǎng)是489.2nm)更長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)(490.7～627.0nm的范圍)把激勵(lì)光的透過(guò)率設(shè)定為小于等于0.1％的濾光片。
LWP濾光片H也同樣具有在基板331上使SiO2和Ta2O5的膜交替層疊的54層結(jié)構(gòu)，采用RF施加方式的離子電鍍法形成。該LWP濾光片H在激勵(lì)濾光片33中用作為決定激勵(lì)光的波段的短波長(zhǎng)側(cè)的濾光片。該LWP濾光片H是在比前述所決定的短波長(zhǎng)側(cè)的波長(zhǎng)(當(dāng)半值波長(zhǎng)是469.5nm、透過(guò)率80％時(shí)的波長(zhǎng)是471.3nm)更短的波長(zhǎng)側(cè)(367.0～459.7nm的范圍)把激勵(lì)光的透過(guò)率設(shè)定為小于等于0.1％的濾光片。
遮斷紫外光的濾光片I和遮斷紅外光的濾光片J、K用于使濾光片G、H的遮斷區(qū)域(不透過(guò)熒光觀察中不使用的波長(zhǎng)的光的區(qū)域)進(jìn)一步擴(kuò)大。這些濾光片I、J、K即使光學(xué)特性因濕度變化而在與濾光片G、H的遮斷波段重合的范圍內(nèi)偏移，也對(duì)進(jìn)行熒光觀察的激勵(lì)光的波長(zhǎng)的透過(guò)頻帶沒(méi)有影響。因此，濾光片I、J、K分別在基板331、332、333上采用真空蒸鍍法使SiO2(波長(zhǎng)400～1000nm的折射率是1.45～1.47)和TiO2(波長(zhǎng)400～1000nm的折射率是2.24～2.58)的膜交替層疊而構(gòu)成，濾光片I形成為40層，濾光片J形成為40層，濾光片K形成為46層。
表1示出構(gòu)成該激勵(lì)濾光片33的各濾光片I、H、G、J、K的膜結(jié)構(gòu)。另外，膜結(jié)構(gòu)在光學(xué)膜厚方面把λ/4標(biāo)記為1.0，從基板側(cè)到空氣側(cè)依次示出。并且，表1中，在濾光片H、G的膜結(jié)構(gòu)中，把Ta2O5標(biāo)記為H，把SiO2標(biāo)記為L(zhǎng)，在濾光片I、J、K的膜結(jié)構(gòu)中，把TiO2標(biāo)記為H，把SiO2標(biāo)記為L(zhǎng)?；?31、332、333使用光學(xué)玻璃BK7。并且，如圖4所示，構(gòu)成為在激勵(lì)濾光片33上從光的入射側(cè)(光路)按照基板331、332、333的順序排列，基板331的入射側(cè)為濾光片I，出射側(cè)為濾光片H，基板332的入射側(cè)為濾光片G，出射側(cè)為濾光片J，基板333的入射側(cè)和出射側(cè)全都為濾光片K。這些基板331、332、333在各基板間隔著隔板334，并由內(nèi)框335和外框336從兩側(cè)夾住。
圖3示出關(guān)于濾光片G、H的波長(zhǎng)范圍300nm至1000nm的光學(xué)特性。并且，圖5示出關(guān)于濾光片I、J、K的波長(zhǎng)范圍300nm至1000nm的光學(xué)特性。各濾光片G、H、I、J、K分別把表2的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透過(guò)率設(shè)定為小于等于0.1％，對(duì)激勵(lì)光的透過(guò)波段以外的波段進(jìn)行遮斷。
吸收濾光片41也與激勵(lì)濾光片33一樣，可由LWP濾光片、SWP濾光片以及遮斷不需要光的濾光片構(gòu)成。在此情況下，只要構(gòu)成吸收濾光片的LWP濾光片或SWP濾光片能遮斷所產(chǎn)生的熒光中的觀察不需要的熒光，可以不特別設(shè)置遮斷不需要光的濾光片。
圖6示出第1實(shí)施例的吸收濾光片41的概略結(jié)構(gòu)。
在第1實(shí)施例中，圖2所示的特性曲線E的吸收濾光片41如圖6所示，在基板411的兩面分別具有LWP濾光片L和SWP濾光片M，并構(gòu)成為使觀察不需要的熒光由SWP濾光片M全部遮斷。因此，沒(méi)有必要增加遮斷不需要光的濾光片。
并且，吸收濾光片41由內(nèi)框442和外框443從兩側(cè)夾住基板441?；?41使用光學(xué)玻璃BK7。上述表1示出各濾光片L、M的膜結(jié)構(gòu)。另外，膜結(jié)構(gòu)在光學(xué)膜厚方面把λ/4標(biāo)記為1.0，從基板側(cè)到空氣側(cè)依次示出。對(duì)熒光觀察性能影響最大的LWP濾光片L采用RF施加方式的離子電鍍法形成，使SiO2和Ta2O5的膜交替層疊而構(gòu)成為148層。SWP濾光片M也同樣采用RF施加方式的離子電鍍法形成，使SiO2和Ta2O5的膜交替層疊而構(gòu)成為90層。圖7示出關(guān)于濾光片L、M的波長(zhǎng)范圍300nm至1000nm的光學(xué)特性。另外，表1中，在濾光片L、M的膜結(jié)構(gòu)中，把Ta2O5標(biāo)記為H，把SiO2標(biāo)記為L(zhǎng)。
在圖7中，LWP濾光片L在吸收濾光片41中用作為決定用于觀察的熒光的波段的短波長(zhǎng)側(cè)的濾光片。該LWP濾光片L是在比前述所決定的短波長(zhǎng)側(cè)的波長(zhǎng)(當(dāng)半值波長(zhǎng)是494.0nm、透過(guò)率80％時(shí)的波長(zhǎng)是494.1nm)更短的波長(zhǎng)側(cè)(384.0～492.8nm的范圍)把熒光的透過(guò)率設(shè)定為小于等于0.1％的濾光片。
并且，GWP濾光片M在吸收濾光片41中用作決定用于觀察的熒光的波段的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的濾光片。該GWP濾光片M是在比前述所決定的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的波長(zhǎng)(當(dāng)半值波長(zhǎng)是542.7nm、透過(guò)率80％時(shí)的波長(zhǎng)是543.0nm)更長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)(547.8～840.0nm的范圍)把熒光的透過(guò)率設(shè)定為小于等于0.1％的濾光片。
另外，因此，吸收濾光片41的LWP濾光片L和SWP濾光片M分別把表3所示的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透過(guò)率設(shè)定為小于等于0.1％，遮斷觀察不使用的熒光等。
因此，把用于觀察的熒光的波長(zhǎng)范圍設(shè)定為492.8nm～547.8nm，進(jìn)行觀察。
對(duì)于采用RF施加方式的離子電鍍法所形成的濾光片H、G、L、M的光學(xué)特性，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，半值波長(zhǎng)變化是0～+0.1nm，全都在0.5nm以內(nèi)。
光學(xué)特性的評(píng)價(jià)，具體地說(shuō)，按照以下試驗(yàn)條件進(jìn)行。
分別準(zhǔn)備各自只在BK7的基板上的一個(gè)面上成膜了采用RF施加方式的離子電鍍法所形成的濾光片H、G、L、M的基板、激勵(lì)濾光片33以及吸收濾光片41。
在放入了前述各裝置和硅膠的容器內(nèi)，在保持常溫(20℃)且濕度為10％的環(huán)境下，將成膜了濾光片H、G、L、M的基板、激勵(lì)濾光片33以及吸收濾光片41暴露4天后，投入到20℃、95％的恒溫恒濕槽內(nèi)100小時(shí)，調(diào)查此前后分光特性的變化。表4示出試驗(yàn)前后的半值波長(zhǎng)的變化。
單位nm使用這樣構(gòu)成的第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡進(jìn)行了活體組織的觀察。由于可極高效地取出熒光進(jìn)行觀察，因而即使減弱照明光，也能充分進(jìn)行觀察。因此，不會(huì)使活體組織變質(zhì)。
另外，作為激勵(lì)濾光片33的SWP濾光片G的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片41的LWP濾光片L的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔的波長(zhǎng)寬度是4.5nm，然而通過(guò)使濾光片G、L，即激勵(lì)濾光片33和吸收濾光片41的特性偏移，即使把波長(zhǎng)寬度設(shè)定為1～6nm，可觀察的結(jié)果也沒(méi)有大的差異，全都可在明亮狀態(tài)下觀察活體組織。
并且，即使使用采用離子輔助法或?yàn)R鍍法、或者離子束濺鍍法所形成的濾光片H、G、L、M，來(lái)取代采用RF施加方式的離子電鍍法所形成的濾光片H、G、L、M，也能獲得相同結(jié)果。并且，當(dāng)使用Nb2O5、TiO2或者它們中的任何一種混合物來(lái)取代用于形成膜的Ta2O5時(shí)，盡管濾光片的膜結(jié)構(gòu)改變，然而可獲得相同結(jié)果。
另外，在第1實(shí)施方式中，在圖4或圖6所示的例子中，激勵(lì)濾光片33和吸收濾光片41的基板使用BK7的光學(xué)玻璃，然而即使使用遮斷不需要的波段的激勵(lì)光或熒光那樣的具有吸收紫外光的能力的吸收玻璃或吸收可見(jiàn)光的彩色玻璃來(lái)取代光學(xué)玻璃進(jìn)行觀察也沒(méi)有問(wèn)題，可提高遮斷效率。
第2實(shí)施例圖8是本發(fā)明的熒光觀察用裝置的第2實(shí)施例的熒光強(qiáng)度測(cè)量?jī)x器的光學(xué)系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。
在圖8所示的光學(xué)系統(tǒng)中，從未作圖示的激光源發(fā)出的波長(zhǎng)為488nm、強(qiáng)度為800mW的激光51作為激勵(lì)光由反射鏡52折曲光路而照射標(biāo)本載臺(tái)53a上的標(biāo)本53。通過(guò)該激勵(lì)光的照射，從標(biāo)本53產(chǎn)生熒光。吸收濾光片54僅選擇性地透過(guò)由標(biāo)本53產(chǎn)生的熒光。系統(tǒng)構(gòu)成為可以通過(guò)CCD以及具有把CCD所檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流值后進(jìn)行顯示的功能的受光部55來(lái)測(cè)量該熒光的強(qiáng)度，從而觀察熒光。
吸收濾光片54使用與第1實(shí)施例的吸收濾光片41相同結(jié)構(gòu)的濾光片。發(fā)揮激勵(lì)光功能的激光51的波長(zhǎng)是488nm，吸收濾光片54的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是494nm，作為激光51的波長(zhǎng)和吸收濾光片54的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔的波長(zhǎng)寬度是6nm。因此，可高效地取出從標(biāo)本53所產(chǎn)生的熒光，并通過(guò)受光部55在高靈敏度狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。即使通過(guò)使膜結(jié)構(gòu)變化，使得吸收濾光片54的特性偏移，即，吸收濾光片54的分光透過(guò)率特性中的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)接近激光51的波長(zhǎng)側(cè)或者遠(yuǎn)離激光51的波長(zhǎng)側(cè)，從而該間隔(波長(zhǎng)寬度)從1nm變到12nm，也全都可進(jìn)行高靈敏度的測(cè)量。然而，當(dāng)間隔為1nm至5nm時(shí)，根據(jù)激光51的照射強(qiáng)度和對(duì)標(biāo)本53的照射時(shí)間的條件，即使在吸收濾光片54未透過(guò)的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，激光也不能被遮斷，有可能使激光51泄漏到受光部55中。在此情況下，只要采取削弱激光51的強(qiáng)度，或者減少把激光51照射到標(biāo)本53上的時(shí)間，就能在熒光觀察時(shí)抑制激光51的不良影響。激光51的波長(zhǎng)和吸收濾光片54的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔(波長(zhǎng)寬度)最好是設(shè)定為6nm至12nm。
并且，即使構(gòu)成采用RF施加方式的離子電鍍法所形成的吸收濾光片54的LWP濾光片L和SWP濾光片M采用離子輔助法或離子束濺鍍法形成，也能獲得相同效果。并且，即使使用Nb2O5、TiO2或者它們中的任何一種混合物來(lái)取代用于形成濾光片L和濾光片M的膜的Ta2O5，當(dāng)使用這些膜的折射率構(gòu)成濾光片膜厚時(shí)，也能獲得相同效果。
第3實(shí)施例把第1實(shí)施例的激勵(lì)濾光片33和吸收濾光片41變更為具有圖9的表示濾光片的波長(zhǎng)和透過(guò)率的關(guān)系的圖所示的特性的濾光片，形成第3
激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是459.5nm，吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是462.8nm，作為其間隔的波長(zhǎng)寬度為3.3nm。
根據(jù)圖9的曲線圖(特性線圖)對(duì)各濾光片的特性進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，激勵(lì)濾光片33具有以下透過(guò)率特性透過(guò)率為最大值時(shí)的一半(50％)的半值波長(zhǎng)范圍是433.4～459.5nm，透過(guò)率小于等于0.1％的波長(zhǎng)范圍是300～421.1nm和460.4～1000nm，透過(guò)率為80％的波長(zhǎng)范圍是435.7～459.3nm。
另外，透過(guò)率小于等于0.1％時(shí)的特性的線不能與透過(guò)率是0％的線區(qū)別開(kāi)。
另一方面，吸收濾光片41具有以下特性透過(guò)率為最大值時(shí)的一半(50％)的半值波長(zhǎng)范圍是462.8～487.6nm，透過(guò)率小于等于0.1％的波長(zhǎng)范圍是334～461.1nm和494.2～810nm，透過(guò)率大于等于80％的波長(zhǎng)范圍是463.2～486.4nm。另外，透過(guò)率小于等于0.1％時(shí)的特性的線不能與透過(guò)率是0％的線區(qū)別開(kāi)。
構(gòu)成激勵(lì)濾光片33的濾光片(I、H、G、J、K)中的遮斷不需要的紫外光和紅外光的濾光片I、J、K使用了具有在第1實(shí)施方式中使用的成膜材料和膜特性的濾光片。圖10示出LWP濾光片H和SWP濾光片G的特性。
并且，對(duì)熒光觀察性能影響最大的SWP濾光片G具有在基板上使SiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是1.45～1.47)和TiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是2.45～2.61)的膜交替層疊的126層結(jié)構(gòu)，采用使用了離子槍的離子輔助法形成。LWP濾光片H也同樣采用使用了離子槍的離子輔助法，構(gòu)成為在基板上使SiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是1.46～1.47)和TiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是2.45～2.61)的膜交替層疊的32層。
表5示出膜結(jié)構(gòu)。
表5中，在濾光片G、H的膜結(jié)構(gòu)中，把TiO2標(biāo)記為H，把SiO2標(biāo)記為L(zhǎng)，在濾光片I、J、K的膜結(jié)構(gòu)中，把TiO2標(biāo)記為H，把SiO2標(biāo)記為L(zhǎng)。
吸收濾光片41也與第1實(shí)施例一樣，在基板411的兩面由L、M濾光片構(gòu)成。此時(shí)，LWP濾光片L采用使用了離子槍的離子輔助法構(gòu)成為148層。SWP濾光片M也同樣采用使用了離子槍的離子輔助法構(gòu)成為80層。圖11示出關(guān)于濾光片L和M的波長(zhǎng)范圍300～1000nm的分光特性。
對(duì)于采用使用了離子槍的離子輔助法所形成的濾光片H、G、L、M的光學(xué)特性，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，半值波長(zhǎng)變化是0～+0.5nm，全都在0.5nm以內(nèi)。
具體地說(shuō)，按照以下試驗(yàn)條件進(jìn)行。
準(zhǔn)備分別只在BK7的基板上的一個(gè)面上成膜了通過(guò)利用了離子槍的離子輔助法所形成的濾光片H、G、L、M的基板、激勵(lì)濾光片33以及吸收濾光片41。
在放入了硅膠的容器內(nèi)，在保持常溫(20℃)且濕度為10％環(huán)境下，將成膜了濾光片H、G、L、M的基板、激勵(lì)濾光片33以及吸收濾光片41暴露4天后，投入到20℃、95％的恒溫恒濕槽內(nèi)100小時(shí)，調(diào)查此前后分光特性的變化。表6示出試驗(yàn)前后的半值波長(zhǎng)變化。
單位nm根據(jù)第3實(shí)施例，由于對(duì)熒光觀察性能影響最大的激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)和吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)的高折射率材料使用了與第1實(shí)施例使用的Ta2O5相比折射率更高的TiO2，從而可獲得陡峭特性，因此可使激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔比第1實(shí)施例更窄，可由活體組織高效地產(chǎn)生熒光，而且可高效地進(jìn)行觀察。
在本實(shí)施例中，使用了TiO2，然而即使使用TiO2和Ta2O5、或者Nb2O5或它們中的任何一種混合物，通過(guò)使用這些膜的折射率構(gòu)成濾光片膜厚，也能獲得相同效果。
第4實(shí)施例把第1實(shí)施例的激勵(lì)濾光片33和吸收濾光片41變更為具有圖12的表示濾光片的波長(zhǎng)和透過(guò)率的關(guān)系的圖所示的特性的濾光片，形成第4
激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是561.5nm，吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是567.5nm，作為其間隔的波長(zhǎng)寬度為6.0nm。
根據(jù)圖12的曲線圖(特性線圖)對(duì)各濾光片的特性進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，激勵(lì)濾光片33具有以下透過(guò)率特性透過(guò)率為最大值時(shí)的一半(50％)的半值波長(zhǎng)范圍是509.7～561.5nm，透過(guò)率小于等于0.1％的波長(zhǎng)范圍是300～500.1nm以下和562.7～1000nm，透過(guò)率為80％的波長(zhǎng)范圍是511.2～561.2nm。
另外，透過(guò)率小于等于0.1％時(shí)的特性的線不能與透過(guò)率是0％的線區(qū)別開(kāi)。
另一方面，吸收濾光片41具有以下特性透過(guò)率為最大值時(shí)的一半(50％)的半值波長(zhǎng)范圍是567.5～641.1nm，透過(guò)率小于等于0.1％的波長(zhǎng)范圍是424～563.9nm和646.7～1030nm，透過(guò)率大于等于80％的波長(zhǎng)范圍是568.0～640.1nm。
另外，透過(guò)率小于等于0.1％時(shí)的特性的線不能與透過(guò)率是0％的線區(qū)別開(kāi)。
構(gòu)成激勵(lì)濾光片33的濾光片中的遮斷不需要的紫外光和紅外光的濾光片使用了在第1實(shí)施例中使用的I、J、K中的把在第1實(shí)施例中使用J的濾光片位置設(shè)定為I、濾光片I、K分別具有2面結(jié)構(gòu)、成膜材料和膜特性相同的濾光片(參照?qǐng)D13)。圖14示出LWP濾光片H和SWP濾光片G的特性。
并且，對(duì)熒光觀察性能影響最大的SWP濾光片G具有在基板上使SiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是1.46～1.47)和Nb2O5(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是2.26～2.48)的膜交替層疊的90層結(jié)構(gòu)，采用把SiO2和Nb2O5分別作為起始材料(靶材料)的RF濺鍍法形成。LWP濾光片H也同樣采用RF濺鍍法，構(gòu)成為在基板上使SiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是1.46～1.47)和Nb2O5(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是2.26～2.48)的膜交替層疊的54層。
表7示出膜結(jié)構(gòu)。
表7中，在濾光片G、H的膜結(jié)構(gòu)中，把Nb2O5標(biāo)記為H，把SiO2標(biāo)記為L(zhǎng)，在濾光片I、J、K的膜結(jié)構(gòu)中，把Nb2O5標(biāo)記為H，把SiO2標(biāo)記為L(zhǎng)。
吸收濾光片41也與第1實(shí)施例一樣，在基板411的兩面由L、M濾光片構(gòu)成。此時(shí)，LWP濾光片L采用RF濺鍍法構(gòu)成為130層。SWP濾光片M也同樣采用RF濺鍍法構(gòu)成為90層。圖15示出關(guān)于濾光片L、M的波長(zhǎng)范圍300～1000nm的分光特性。
對(duì)于采用RF濺鍍法所形成的濾光片H、G、L、M的光學(xué)特性，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，半值波長(zhǎng)變化是0～+0.2nm，全都在0.5nm以內(nèi)。
具體地說(shuō)，按照以下試驗(yàn)條件進(jìn)行。
準(zhǔn)備分別只在BK7的基板上的一個(gè)面上成膜了通過(guò)RF濺鍍法形成的濾光片H、G、L、M的基板、激勵(lì)濾光片33以及吸收濾光片41。
在放入了硅膠的容器內(nèi)，在保持常溫(20℃)且濕度10％的環(huán)境下，將成膜了濾光片H、G、L、M的基板、激勵(lì)濾光片33以及吸收濾光片41暴露4天后，投入到20℃、95％的恒溫恒濕槽內(nèi)100小時(shí)，調(diào)查此前后分光特性的變化。表8示出試驗(yàn)前后的半值波長(zhǎng)變化。
單位nm根據(jù)第4實(shí)施例，在激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔變寬后，即使對(duì)熒光觀察性能影響最大的激勵(lì)濾光片33的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)和吸收濾光片41的短波長(zhǎng)側(cè)的高折射率材料使用與第1實(shí)施例使用的Ta2O5相比折射率更高的Nb2O5而使層數(shù)減少，也能由活體組織高效地產(chǎn)生熒光，而且可高效地進(jìn)行觀察。
在本實(shí)施方式中，使用了Nb2O5，然而即使使用Nb2O5和Ta2O5、或者TiO2或它們中的任何一種混合物，通過(guò)使用這些膜的折射率構(gòu)成濾光片膜厚，也能獲得相同效果。
并且，即使使用采用離子輔助法、RF施加方式的離子電鍍法、或者離子束濺鍍法所形成的濾光片H、G、L、M來(lái)取代采用RF濺鍍法所形成的濾光片H、G、L、M，也能獲得相同效果。
第1和第2比較例作為第1實(shí)施例和第3實(shí)施例的比較例，使用SiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是1.45～1.47)和TiO2(波長(zhǎng)400～650nm的折射率是2.29～2.50)只在BK7的基板上一面上采用真空蒸鍍法進(jìn)行成膜，以便成為與第1實(shí)施例和第3實(shí)施例中的濾光片H的半值波長(zhǎng)相等的半值波長(zhǎng)，分別形成第1比較例和第2比較例。關(guān)于G、L、M，由于層數(shù)多，采用真空蒸鍍法是困難的，因而僅針對(duì)H進(jìn)行了比較。
以下表9示出膜結(jié)構(gòu)。
并且，關(guān)于構(gòu)成激勵(lì)濾光片33的LWP濾光片H，圖16示出與第1實(shí)施例相比較的第1比較例中的分光特性，圖17示出與第3實(shí)施例相比較的第2比較例中的分光特性。
關(guān)于這些基板，以下表10示出當(dāng)使?jié)穸葟?0％變化到95％時(shí)的半值波長(zhǎng)變化量。
單位nm在第1和第2比較例中，由于與第1和第3實(shí)施例的特性相比，因濕度引起的變化大，因而當(dāng)把激勵(lì)濾光片和吸收濾光片應(yīng)用于熒光觀察時(shí)，必須加寬激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔。
第5實(shí)施例使用第3實(shí)施例中的吸收濾光片取代第2實(shí)施例中的吸收濾光片54，形成第5實(shí)施例。并且，把標(biāo)本53變更為利用從激光源發(fā)出的波長(zhǎng)為451.1nm、強(qiáng)度為800mW的激光51來(lái)產(chǎn)生熒光的標(biāo)本53。
激光51的波長(zhǎng)是451.1nm，吸收濾光片54的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是462.8nm，作為激光51和吸收濾光片54的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔的波長(zhǎng)寬度是11.7nm。因此，可高效地取出從標(biāo)本53所產(chǎn)生的熒光，可利用受光部55在高靈敏度的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。
第6實(shí)施例使用第4實(shí)施例中的吸收濾光片取代第2實(shí)施例中的吸收濾光片54，形成第6實(shí)施例。并且，把標(biāo)本53變更為利用從激光源發(fā)出的波長(zhǎng)為563.5nm、強(qiáng)度為800mW的激光51來(lái)產(chǎn)生熒光的標(biāo)本53。
激光51的波長(zhǎng)是563.5nm，吸收濾光片54的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)是567.5nm，作為激光51和吸收濾光片54的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔的波長(zhǎng)寬度是4nm。因此，可高效地取出從標(biāo)本53所產(chǎn)生的熒光，可利用受光部55在高靈敏度狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種熒光觀察用裝置，具有僅使照明光中的特定波長(zhǎng)的激勵(lì)光透過(guò)的激勵(lì)濾光片，以及僅使通過(guò)向標(biāo)本照射前述激勵(lì)光而由該標(biāo)本產(chǎn)生的熒光透過(guò)并遮擋該激勵(lì)光的吸收濾光片，其特征在于，前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔為1nm至6nm的范圍，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，前述激勵(lì)濾光片和/或前述吸收濾光片包含大于等于90層的多層膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片包含由作為低折射率膜的SiO2、以及作為高折射率膜的Ta2O5或Nb2O5或TiO2或它們中的任意一種混合膜構(gòu)成的多層膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，裝入在顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，裝入在內(nèi)窺鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
6.一種熒光觀察用裝置，具有用作激勵(lì)光的激光，以及僅使通過(guò)向標(biāo)本照射前述激勵(lì)光而由該標(biāo)本產(chǎn)生的熒光透過(guò)并遮擋激勵(lì)光的吸收濾光片，其特征在于，前述激光的波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔為1nm至12nm的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，前述激光的波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔為6nm至12nm的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，前述吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，前述吸收濾光片包含大于等于90層的多層膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，對(duì)于構(gòu)成前述吸收濾光片的膜的交替層疊，低折射率膜由SiO2構(gòu)成，高折射率膜由Ta2O5或Nb2O5或TiO2或它們中的任意一種混合膜構(gòu)成，前述吸收濾光片在至少1個(gè)面上包含前述交替層疊的多層膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，前述激勵(lì)濾光片至少包含長(zhǎng)波通濾光片、短波通濾光片以及多個(gè)基板，前述長(zhǎng)波通濾光片和前述短波通濾光片分別在不同的前述基板上成膜。
12.一種熒光觀察用裝置，具有僅使照明光中的特定波長(zhǎng)的激勵(lì)光透過(guò)的激勵(lì)濾光片，以及僅使通過(guò)向標(biāo)本照射激勵(lì)光而由標(biāo)本產(chǎn)生的熒光透過(guò)并遮擋激勵(lì)光的吸收濾光片，其特征在于，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片由以下特性構(gòu)成前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔是1nm至6nm，在前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)透過(guò)率為0.1％的波長(zhǎng)和前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔是0.1nm至5.9nm，在前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)透過(guò)率為0.1％的波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔是0.1nm至5.9nm，前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)80％透過(guò)率波長(zhǎng)之間的間隔小于等于5.9nm，前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)80％透過(guò)率波長(zhǎng)之間的間隔小于等于5.9nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，前述激勵(lì)濾光片和/或前述吸收濾光片包含大于等于90層的多層膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，對(duì)于構(gòu)成前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片的膜的交替層疊，低折射率膜由SiO2構(gòu)成，高折射率膜由Ta2O5或Nb2O5或TiO2或它們中的任意一種混合膜構(gòu)成，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片在至少1個(gè)面上包含前述交替層疊的多層膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，裝入在顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至15中的任何一項(xiàng)所述的熒光觀察用裝置，其特征在于，裝入在內(nèi)窺鏡的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的熒光觀察裝置具有僅使照明光中的特定波長(zhǎng)的激勵(lì)光透過(guò)的激勵(lì)濾光片，以及僅使通過(guò)向標(biāo)本照射前述激勵(lì)光而由該標(biāo)本產(chǎn)生的熒光透過(guò)并遮擋該激勵(lì)光的吸收濾光片，構(gòu)成為使前述激勵(lì)濾光片的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)和前述吸收濾光片的短波長(zhǎng)側(cè)半值波長(zhǎng)之間的間隔為1nm至6nm的范圍。并且，本熒光觀察裝置構(gòu)成為當(dāng)濕度從10％變化到95％時(shí)，前述激勵(lì)濾光片和前述吸收濾光片的半值波長(zhǎng)的變化在0.5nm以內(nèi)。
文檔編號(hào)A61B1/00GK1777802SQ20048001073
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月25日
發(fā)明者川俁健, 豐原延好 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社